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亚马逊获准发射3236颗互联网卫星，天文学家担忧污染夜空环境

晰数塔互联网快讯
2020-08-11 16:02

编者按：本文来自腾讯科技，审校：皎晗，36氪经授权发布。

去年，在匈牙利的萨尔戈塔扬附近，“星链”卫星侵入了一个观星者的视野。

据媒体报道，日前美国联邦通信委员会（FCC）批准亚马逊旗下互联网卫星项目Kuiper计划向太空发射3236颗卫星，这增加了天文学家对夜空环境受到干扰的担忧。

欢迎来到卫星网络的时代。在接下来的几年里，包含数百甚至数千颗卫星的庞大网络可能会重塑地球轨道环境的未来。

此前人们对这些互联网卫星的关注，主要集中在SpaceX和OneWeb等公司的发射行动上，但现在焦点正转向亚马逊。上个月，美国联邦通信委员会（FCC）批准亚马逊启动旗下的互联网卫星项目Kuiper计划。和SpaceX旗下“星链”项目以及OneWeb的卫星网络一样，Kuiper计划旨在为世界各地的用户提供高速互联网服务，其中包括那些地处偏远等网络服务匮乏的地区。

Kuiper计划由3236颗卫星组成，这比目前在轨运行的大约2600颗卫星还要多。虽然亚马逊的卫星设备距离发射进入太空还有很长的路要走，但SpaceX已经为其“星链”项目部署了数百颗卫星，上周五又向太空发射57颗卫星。“星链”项目的卫星数量可能会扩大到12000颗甚至更多。Facebook和Telesat也可能会涉及互联网卫星业务。

大量卫星涌入近地轨道，也引发了专业和业余天文学家的抵制。“星链”卫星因其光污染使得天文图像普遍带有明亮条纹，使其在天文学领域的名声很臭。这些互联网卫星干扰到科学家为天文研究收集的数据的质量，也减少了可收集的数据量。尽管SpaceX有意减轻卫星发射对天文观测的影响，但随着Kuiper计划等更多参与者加入进来，天文学界的科学家和天文爱好者担心对互联网卫星网络的监管匮乏。

“我们还没有任何行业性的指导方针，”新西兰坎特伯雷大学(University of Canterbury)行星天文学家米歇尔·班尼斯特(Michele Bannister)说。“我们没有一个行业机构来为所有这些充满激情的公司培养良好的企业公民意识，我们也没有任何监管机构来为这个行业提供明确的指导方针。”

她还说，“老实说，在我看来，这就像空中撒了一堆飞机，然后却没有空中交通管制。”

恼火的人造光源

自2019年5月发射第一批“星链”互联网卫星以来，许多天文观测者都对它们反射的明亮眩光感到恼火。当卫星刚刚部署并飞向运行轨道时，光污染尤其明显。它们的位置完美将黎明和黄昏时分的阳光反射向地面，此时也正是拍摄天文照片以及开始利用用望远镜进行观测的时机。“星链”项目必须不断补充新的卫星，所以这种反射将是一个持续存在的问题。

2019年，智利美洲天文台Blanco 4米望远镜观测到“星链”卫星在夜空中留下的条纹

巴尔的摩太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)技术支持科学家朱利安H吉拉德(Julien H. Girard)说，“大多数地面天文台实际上都是在黄昏时开始工作的。”“即使天空还没有完全变暗的时候，我们也开始收集数据，尤其是近红外和红外波段的数据。”

对于观测广阔夜空的大视场天文台来说，卫星可能会造成的问题最大。卫星在天文台观测视野中的运动可能会阻碍观测目标，甚至于卫星发出的光会直接将观测目标淹没。某种程度上讲，天文学家可以使用软件去除所采集数据中的卫星轨迹，但这可能无法完全修复图像。

“即便有了这些卫星的存在，天文学界仍然可以进行科学研究。但毫无疑问，这是一种额外负担。”吉拉德博士说。

光污染会打乱我们对无数天文目标的观测。例如，科学家们开始在我们的太阳系附近发现星际物体，比如2017年发现的奇怪狭长岩石Oumuamua就来自一个未知的恒星系统，或者是最近发现的鲍里索夫彗星。

但大型互联网卫星网络的运行位置独特，会干扰对这些天体的探测。“发现星际天体的主要时间之一就是在黎明和黄昏，这恰恰又是这些卫星产生最大影响的时候，”班尼斯特博士说。

2019年5月，SpaceX公司旗下猎鹰9号火箭将“星链”网络的60颗卫星送入太空。

由于SpaceX是第一家发射大量互联网卫星的公司，到目前为止，天文学家们把大部分注意力都放在了“星链”项目上。由于其运行轨道的高度，OneWeb的互联网给射电天文学家带来了一系列不同的问题。而且自从该公司宣布破产并开始进行收购谈判以来，其未来发展一直不确定。

但现在亚马逊的互联网卫星获得了FCC的批准，这意味着“星链”卫星在有关对天文学造成何种影响的讨论中有了同伴。

亚利桑那州洛厄尔天文台(Lowell Observatory)主任、美国天文学会光污染委员会主席杰夫·霍尔(Jeff Hall)说：“Kuiper计划很容易对光学和射电天文学产生和其他互联网卫星项目一样大的影响。”

与“星链”项目相比，亚马逊Kuiper计划的卫星数量要少得多，但其阵列将部署在三个轨道上，高度都高于SpaceX目前部署的卫星网络。事实上，“星链”项目可以在比亚马逊Kuiper计划更高的轨道上运行，SpaceX最近还在向FCC申请在可与Kuiper计划相近的卫星轨道高度。

班尼斯特博士说，“更高的轨道看起来实际上会给天文成像带来更大的问题，因为它们的可视时间基本上会更长。”不过，目前还不清楚来自这些卫星的光污染较目前运行的卫星有何不同。

“这些公司没有公布他们的卫星反射率，所以很难建模，”班尼斯特说。

随着卫星数量的螺旋式上升，相撞的风险也随之上升。卫星之间的碰撞增加了危险的轨道碎片数量。想象一下，如果一辆汽车残骸上所有的碎玻璃和带刺的碎屑在高速公路上高速运行，需要其它车辆在其中穿行。而这就是太空轨道的运行方式，因此，管理太空交通的协议必须能够与这些巨型卫星网络保持同步，以防止出现碰撞。

此前已经发生了一起令人震惊的事件。欧洲航天局操作的一艘地球观测航天器不得不点燃其推进器以躲避一颗“星链”卫星。两部航天器之间是否会相撞尚不确定，但运行轨道构成了足够的威胁，导致欧洲航天局决定采取机动。随着数以千计的卫星进入天空，这些情况可能会变得更加频繁。

“这才是测试阶段拥有的卫星数量，那么当我们在未来几年内拥有5000颗这样的卫星时，情况会怎样呢?”班尼斯特博士说。

哪种举措更好？

虽然有人提出了这些担忧，但没有什么有效方法能阻止或减缓这些巨型卫星网络的发展。

“我认为最严重的一件事是，对夜空没有任何法律预防或法律保护措施，”英国诺森比亚大学空间法律和政策教授克里斯·纽曼（Chris Newman）说。

目前已经有数百颗“星链”和OneWeb卫星发射升空，未来几年还将发射数千颗。天文学家感到与公司寻求可行折衷方案的压力越来越大。现在做出的决定可能会影响未来几十年的夜空环境。

就目前而言，这意味着建立一个安全澄澈的夜空环境，而一切依赖于自愿机制

为了回应人们对光污染问题的担忧，SpaceX正在为其“星链”卫星试验深色涂层和遮光罩。

据霍尔介绍，来自亚马逊和SpaceX的代表以及OneWeb的一名顾问参加了最近由美国原子学会(AAS)和美国国家科学基金会(National Science Foundation)组织的名为“卫星网络1”(Satellite Constellations 1)的研讨会。几周后将公布一份包括研讨结果和建议的报告。亚马逊方面已经表达了与天文学家合作的愿望。

“在我们的设计和开发过程中，反射率是一个关键的考虑因素。我们正在与天文界的成员进行接触，以更好地理解他们的担忧，并确定我们可以采取的步骤，以尽量减少我们卫星的影响，”亚马逊一名发言人说。“随着我们发布更多关于项目计划的细节，我们会分享更多的信息。”

但许多天文学家和“黑暗天空”的拥护者正在寻求一种强有力的监管方法来解决问题。

纽曼博士说，“我认为，要想让这个项目继续发展下去，唯一切实可行的办法是，国家监管机构把它纳入许可要求，让卫星公司在打造卫星互联网时考虑到地面天文观测的需要。”“我认为这是非常有可能的，而且我认为这不会给公司带来太多限制。”